治疗规划制造技术

当减少对目标体积附近的健康组织的辐射剂量时，在CT扫描数据采集期间生成目标体积的4D运动模型(52)。跟踪所述目标体积，并且将跟踪目标体积位置信息(43)提供到运动估计工具(48)。将从所述运动估计工具输出的运动参数信息(60)链接到由CT扫描数据指示的所述目标体积的运动相位。在每个运动相位中覆盖所述目标体积的动态规划目标体积(PTV)(64)被生成，并且被链接到针对每个各自的运动相位的跟踪运动参数。使用所链接的运动参数和实时跟踪信息向针对每个运动相位的PTV递送辐射剂量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术尤其应用于辐射治疗系统。系统。然而，应认识到，所描述的技术也可以应用于其他治疗系统、其他辐射剂量控制情形，或其他辐射剂量递送技术。
技术介绍
辐射处置常常被应用于随着患者呼吸移动的肿瘤。通常，在辐射治疗规划期间定义目标体积，使得目标在全部运动相位中被覆盖。该方法辐照显著量的健康组织。例如，通用的基于群体的边缘能够被用于在运动存在时确保目标剂量。因此，围绕目标的正常组织可能接收不必要的剂量，从而导致处置之后的差的患者结果和降低的生活质量。常规的静态规划目标体积(PTV)被创建，从而涵盖目标的全部量化位置(例如，如从CT扫描等确定的)。因此，在常规处置递送期间的任何给定时间点处，显著量的正常组织接收不必要的剂量。在外部射束辐射治疗(EBRT)中的处置规划通常为一次性的过程，跟随其处置在多个分段上被递送。一些系统提供使用来自目标的实时跟踪信息以及估计一个或多个运动参数以量化该运动的功能。在这些处置递送分段之间以及期间的目标运动妨碍如规划地递送处置的能力。本申请涉及一种新的且改进的系统和方法，其通过提供实时目标体积跟踪，克服了在处置期间的辐照健康组织和患者运动的问题，其克服了上述问题及其他问题。
技术实现思路
根据一个方面，一种减少对目标体积附近的健康组织的辐射剂量的方法，包括：生成针对在4D运动模型中识别的所述目标体积的多个运动相位中的每个的动态规划目标体积，所述4D运动模型是在计算机断层摄影(CT)数据采集期间通过跟踪目标体积的运动生成的，其中，所述运动相位是根据从所采集的CT数据重建的一幅或多幅CT图像识别的。此外，所述方法包括在处置阶段期间跟踪所述目标体积；并且在所述目标体积的每个运动相位处：选择对应于所述运动相位的动态PTV以覆盖所述目标体积；并且输出用于在所述目标体积的每个运动相位处辐照所选择的动态PTV的指令。根据另一方面，一种便于减少对目标体积附近的健康组织的辐射剂量的治疗规划系统，包括：跟踪模块，其使用从所述目标体积的所采集的CT扫描数据重建的一幅或多幅4D计算机断层摄影(CT)图像来跟踪目标体积运动。所述系统还包括处理器，所述处理器被配置为：使用由所述跟踪模块生成的跟踪信息，来生成针对所述目标体积的4D运动模型；并且生成针对在所述运动模型中识别的所述目标体积的多个运动相位中的每个的动态规划目标体积(PTV)。此外，所述系统包括：运动估计工具，其被配置为跟踪所述目标体积。所述处理器还被配置为，在所述目标体积的每个运动相位处：选择对应于所述运动相位的动态PTV，以覆盖所述目标体积；并且输出用于在所述目标体积的每个运动相位处辐照所选择的动态PTV的指令。根据另一方面，一种减少对目标体积附近的健康组织的辐射剂量的方法，包括：向运动估计工具提供来自所述目标体积的4D运动模型的跟踪目标体积位置信息；并且将从所述运动估计工具输出的运动参数信息链接到由CT扫描数据指示的所述目标体积的运动相位。所述方法还包括：生成在每个运动相位中覆盖所述目标体积的动态规划目标体积(PTV)；将针对每个运动相位的所述动态PTV链接到针对每个各自的运动相位的跟踪运动参数；并且输出用于辐照针对每个运动相位的PTV的指令。一个优点在于，对健康组织的辐射剂量被减少。另一优点在于，对目标体积的期望辐射剂量被实现。本领域普通技术人员在阅读并理解了以下详细描述后，应认识到本专利技术的另外的优点。附图说明本专利技术可以采取各种部件和各部件的布置的形式，并且可以采取各种步骤和各步骤安排的形式。附图仅是出于图示优选实施例的目的而不应被解释为对本专利技术的限制。图1图示了根据本文描述的一个或多个方面的用于在外部射束辐射治疗(EBRT)期间减少对健康组织的辐射剂量的工作流程。图2图示了根据本文描述的一个或多个方面的便于减少对正常组织的辐射剂量的系统。图3图示了根据本文描述的一个或多个方面的用于减少对围绕规划目标体积的正常组织的剂量的方法。图4图示了根据本文描述的一个或多个方面的，由超越模拟、处置规划和处置递送的新颖方法/工作流程实现的，用于减少对正常组织的辐射剂量的方法。图5图示了根据本文描述的一个或多个方面的，使用实时跟踪、对4D CT相位的一对一映射，以及用于沿轨迹跟踪目标体积(虚线卵形)的运动预测的动态变化的PTV(实线卵形)。图6图示了根据本文描述的一个或多个方面的，使用实时跟踪、对4D CT相位的多对一映射，以及运动预测的动态变化的PTV(实线卵形)。具体实施方式本专利技术通过采用实时目标体积跟踪(其使用目标位置对运动状态的映射)，克服了对目标体积附近的健康组织的非期望的辐照的上述问题。在辐射治疗规划期间，目标体积针对每个运动状态被定义。在治疗期间，跟踪患者运动并且确定当前运动状态。使用查找表等，针对当前运动相位的治疗规划被确定。辐射源控制模块通过控制被定位在辐射源与患者之间的准直器来操纵治疗射束，并且剂量模块调制射束以如由针对当前运动相位的处置规划指示地控制剂量。本文中使用的“目标体积”指代要被辐照(或使用粒子治疗或任何其他适当的治疗类型消融、处置)的肿瘤或团块，并且“规划目标体积”或“PTV”指代覆盖或涵盖目标体积的体积。尽管系统和方法在本文中参考辐射治疗规划等被描述，但是本领域技术人员应认识到，这样的系统和方法也可应用于其他治疗类型，包括但不限于，消融治疗、粒子治疗，或任何其他适当类型的治疗。图1图示了根据本文描述的一个或多个方面的用于在外部射束辐射治疗(EBRT)期间减少对健康组织的辐射剂量的工作流程10。工作流程包括三个主要阶段，包括模拟阶段12、处置规划阶段14以及递送阶段16。模拟阶段12包括跟踪步骤18，其中，在4D运动研究中跟踪目标(例如肿瘤等)位置。在一个实施例中，在18处执行电磁(EM)跟踪。运动估计工具20a(例如递送剂量调查工具(DiDIT)，诸如被提供在Philips的Pinnacle3系统等中)被用于生成参数化数据集22a，所述参数化数据集包括例如目标体积在运动期间的平移、旋转、比例、变形向量等。4D计算机断层摄影(CT)扫描器24采用参数化集合数据22a，并且在处置规划阶段14中，在26处定义动态规划目标体积(PTV)。在处置递送阶段16中，在28处实时执行目标体积跟踪，以在辐射递送期间跟踪目标位置。在一个实施例中，EM跟踪被用于跟踪目标体积。运动估计工具20b被用于生成参数化集合数据22b。运动估计工具20b可以相似或相同于运动估计工具20a。在30处，基于参数化集合数据22a、参数化集合数据22b以及在26处定义的动态PTV，来动态选择并处置PTV。以这种方式，与辐照由移动的PTV穿过的整个体积的常规方法相比，所描述的工作流程10便于辐照在多个不同PTV位置处的移动的PTV，以便将对围绕PTV的健康组织的辐射剂量最小化。将认识到，本文描述的DiDIT运动估计工具是通过范例来提供的，并且所描述的系统和方法不限于此。所描述的运动估计工具20a、20b能够前瞻性地(在模拟期间)并且在处置递送期间被利用以参数化目标运动，以及回顾性地被利用。图2图示了根据本文描述的一个或多个方面的便于减少对正常组织的辐射剂量的系统40。所述系统包括可操作地被耦合到存储器44和用户接口46的处理器42。处理器42运行用于执行本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少对目标体积附近的健康组织的辐射剂量的方法，包括：生成针对在4D运动模型中识别的所述目标体积的多个运动相位中的每个的动态规划目标体积(PTV)(64)，所述4D运动模型是在计算机断层摄影(CT)数据采集期间通过跟踪目标体积的运动生成的，其中，所述运动相位是根据从所采集的CT数据重建的或多幅CT图像识别的；跟踪所述目标体积；并且在所述目标体积的每个运动相位处：选择对应于所述运动相位的动态PTV(64)以覆盖所述目标体积；并且输出用于在所述目标体积的每个运动相位处辐照所选择的动态PTV的指令。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.07 US 61/862,9791.一种减少对目标体积附近的健康组织的辐射剂量的方法，包括：生成针对在4D运动模型中识别的所述目标体积的多个运动相位中的每个的动态规划目标体积(PTV)(64)，所述4D运动模型是在计算机断层摄影(CT)数据采集期间通过跟踪目标体积的运动生成的，其中，所述运动相位是根据从所采集的CT数据重建的或多幅CT图像识别的；跟踪所述目标体积；并且在所述目标体积的每个运动相位处：选择对应于所述运动相位的动态PTV(64)以覆盖所述目标体积；并且输出用于在所述目标体积的每个运动相位处辐照所选择的动态PTV的指令。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述运动模型中的所述目标体积的4D CT图像(56)分组为N个运动相位，其中，N为大于1的整数。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：针对所述目标体积的每个被跟踪的位置来计算运动估计参数(60)。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述运动估计参数包括以下中的一项或多项：目标体积平移；目标体积旋转；缩放因子；以及可变形向量场。5.根据权利要求3所述的方法，还包括：向所述N个运动相位中的每个链接运动估计参数的至少一个集合。6.根据权利要求5所述的方法，还包括：使用所述运动估计参数生成并且链接在每个运动相位中覆盖所述目标体积的动态PTV，以便创建动态PTV到运动相位的一对一映射。7.根据权利要求5所述的方法，还包括：使用所述运动估计参数生成并且链接跨多个运动相位的针对所述目标体积的动态PTV，以便生成动态PTV到运动相位的多对一映射，其中，至少两个动态PTV被生成，以覆盖所述目标体积的全部运动相位。8.根据权利要求1所述的方法，其中，使用以下中的一项或多项来跟踪所述目标体积：电磁跟踪；表面跟踪；外部基准跟踪；以及内部解剖标记物跟踪。9.根据权利要求1所述的方法，其中，使用光学形状感测来跟踪所述目标体积。10.一种非易失计算机可读介质(44)，已经在所述非易失计算机可读介质上存储了用于执行根据权利要求1所述的方法的计算机可执行指令。11.一种便于减少对目标体积附近的健康组织的辐射剂量的治疗规划系统，包括：跟踪模块(47)，其使用从所述目标体积的采集的CT扫描数据重建的一幅或多幅4D计算机断层摄影(CT)图像来跟踪目标体积运动；处理器(42)，其被配置为：使用由所述跟踪模块生成的跟踪信...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴拉特，S·H·戈帕拉克里希南，A·R·萨万特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，德克萨斯大学系统董事会，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL